ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОПЛАКИРУЮЩИХ СМАЗОК И СМАЗОЧНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

При широком применении металлоплакирующих смазок (МПС) встает вопрос обоснования количества вводимого наполнителя – низкомодульных металлов (например, Cu, Cо, Zn, Sn, Ag, Pb и др.), их оксидов, гидрооксидов и солей [1]. 
Образование сервовитной пленки на поверхностях трения происходит при минимальном расходе наполнителя при заданных условиях работы трибосопряжения (ТС) или узла трения. После формирования пленки расход металла фактически прекращается.
Для определения количественного содержания антифрикционного наполнителя – ультрадисперсного порошка (УДП) металла (в нашем случае меди) при известных параметрах нагружения и параметрах, характеризующих инженерию поверхности, может быть предложена модель, разработанная в Пензенском ГУ [2]. Содержание антифрикционного металлосодержащего наполнителя при известных параметрах, характеризующих качество поверхности и нагрузку, определяется по формуле:

,      (1)

которую можно представить в виде

,      (2)

где K_вз – коэффициент взаимного перекрытия.
Коэффициент взаимного перекрытия K_вз – отношение произведения контурных площадей трения контактируемых элементов пары трения к квадрату условной контурной площади трения, получаемой передвижением этих элементов вокруг центра вращения , где  •и  – соответственно контурные площади трения элементов пары трения. Или для более простых случаев .
Здесь  и  – контурная площадь соответственно для меньшего и большего элемента ТС.

Геометрическая характеристика t поверхностей трения ТС определяется соотношением

,      (3)

здесь h₀ – толщина металлоплакирующего слоя одной поверхности, необходимая для формирования сервовитной пленки на поверхностях трения деталей ТС для реализации процесса избирательного переноса (ИП). Толщина h₀ обычно составляет несколько атомных слоев наполнителя. По данным А.К. Прокопенко [3] − 100-500 атомных слоев. Например, для реализации ИП на стальных поверхностях рекомендуется поддерживать слой меди толщиной до h₀=100 r_а, здесь r_а – радиус атома меди. Rz₁ и Rz₁ – параметры шероховатости контактирующих поверхностей. h₁+h₂= h – сближение двух контактирующих поверхностей в результате внедрения и упругой деформации микронеровностей (рисунок 1).
Коэффициент определяется соотношением =_п/_осн, где _п – плотность антифрикционного материала, образующего сервовитную пленку в процессе ИП; _осн – плотность смазки (основы), обладающей эффектом ПАВ.
Плотность сервовитной пленки _п определяется по формуле _п=k_п•_н.
Здесь _н – плотность материала наполнителя, а k_п – коэффициент, учитывающий снижение плотности меди в сервовитной пленке за счет дефектов ее кристаллической решетки (поры, вакансии и др.). Сервовитная пленка имеет рыхлую структуру, а коэффициент k_п принимает значения k_п = 0,4…0,6.

1 и 2 – поверхности трения; 3 – смазочный материал; 4 – наполнитель; 
р – давление
Рисунок 1– Схема контакта поверхностей с металлоплакирующим слоем

Предложенный метод расчета необходимого содержания антифрикционного наполнителя прошел экспериментальную проверку при лабораторных и промышленных испытаниях на различных трибосопряжениях и подтвержден патентом [4]. Метод позволяет теоретически оптимизировать состав смазочного материала, обеспечивающего реализацию эффекта избирательного переноса в конкретном узле трения с учетом геометрических параметров поверхностей трения и условий его нагружения и контактирования.
По рассматриваемой методике можно рассчитать количественное содержание порошков низкомодульных металлов Cu; Cо; Zn; Sn; Ag; Pb; Ni; Au, а также порошков графита, дисульфида молибдена, УДП алмаза и т.п.

1. Д.Н. Гаркунов, Н.Е. Денисова, В.А. Шорин. Теоретическое обоснование количественного выбора наполнителя антифрикционного  металла в металлоплакирующей смазке. − В кн.: «Долговечность трущихся деталей машин», М.:Машиностроение, 1990.
2. Шорин В.А. Комплексное обеспечение точности и работоспособности валов малой жесткости: дисс. канд. техн. н. – Пенза. – 2000. – 250 с.
3. Прокопенко, А.К. Избирательный перенос в узлах трения машин бытового назначения/А.К. Прокопенко.- М.:Легпромбытиздат, 1987. –  104 с.
4. Патент RU2065483C. –  гос. реестр. –  Priority date 1994-01-28. Денисова Н.Е., Моргун Г.Н., Гонтарь И.Н.  и др.

Все статьи автора «Шорин Владимир Алексеевич»